深度水产利用卫星数据估算波罗的海的透明度和透光层深度

娱乐频道 2020-02-15187未知admin

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  维普资讯 利用卫星数据估算波罗的海的透明度和透光层深度 Ase sn e c i n o i n p h i eBatcS af o a el eDa a s s i gS c h dPh tcZo eDe t t li e r m S tl t t a n h i S sn eKr te , riHL a so Ch rot a l u a n az r Bet k n s n, al t S hi l e n 波 罗的 海水体 透 明度 的 变化趋 势 已 富营 养化 的观 点加 以 按 合 作用 生产量 与呼 吸消 耗量 刚 刚平衡 的深 度 。 被阳光 照射 的海 水表 层 解释?。可 以通过 遥感 数据 估算 得到 光谱 衰 减 系数 K (9 ) 由于 d 0 4 】 漫衰 减 系数 与透 明度 之 问存 在 着经验 和理 论 关 系, 因此 , 用遥 感数 利 据 估 算 海水 营养状 态 是可 能的 。本 文研 究 了遥 感和 水下 实测 K (9 ) d 0 4 与分别 于 19 年 在 东波 罗的海 本体 海 区 【 和 2 0 年 、20 年 在 西 99 】 01 02 叫做透光层 [1 1,它包括了光合作用量超过异养生物消耗量的所有混 2 合层。 理论上, 与透光层深度 Z e成反比关系, 。 是指吸收掉 % Z 9 太 9 阳光的海水表层深度。 很多情况下 , 透光层和混合层深度决定 了浮游 植物 的 大量繁 殖 。 波 罗的海本体 海区, 希默海区 ( i mefre ) 门海上观测中获得 H m r ̄ n 专 jd 的透 明度 之 间的 关 系。 用水下 测量值 通过 回 归方 法建立 波 罗的 利 海 P R与光谱 衰 减 系数 间 的 关 系。 A 表明 , 在调 查海 区, (9 ) 40 散射或吸收太阳光的生物和非生物因素都会影响到 (A )进 P R, 而影响透光层深度。 在沿海地区, D M、 C O 叶绿素 c和无机颗粒物都 【 是具 有光学活性的影响物质, 而在开阔的波 罗的海 , D M和生物因 C O 素 ,如蓝藻细菌的旺发状况是起决定作用的因素 [。C O 属于陆 7 D M 1 源物质, 因此 , 与盐度之间呈反比关系 [,1 开阔的波罗的海海区的 t4 3 。 1 约为K(A ) 1 8 。 关 系用于 定义透 光层 深度 与遥 感 光学深 度  ̄ R的 、 倍 该 P 4 K(9 ) 0问的 关 系。结果 表 明 ,透 光层 深度 约是 K(9 ) 68 。 4 a 0。的 .倍 4 K ( AR 与透 明度 的 回 归 结 果 证 实 了已有 的研 究结 果 , 即 P ) (A ) P R 为透 明度倒 数 的 1 倍 。 者 ,透 明度 与 K(9 )L' . 7 再 d 0- l的水体 成 4  ̄' s ] 盐度相对较低而稳定[1由此导致C O 6, , 7 D M相对稳定的高背景值 D 6 注 s] J。 意 (A ) P R是所有光学活性成分总体变化的一种量度。 透光层深度也可以定义为可见光垂直穿透的极限值 , 它控制着表 层的热含量分布。K hu ar 等人I A R ’ 通过 VH R图像与船测数据相结合 的方法 , 证明丝状藻类大量繁殖在表层的累积会导致由卫星反演得到 的海表温度值升高1 1 他们将这种现象归结为 由于浮游植物色素 ℃。 5 分反演算法用于模拟制作 由Sa F (9) eWiS 4 0获得的波罗的海透明度 分布 图 该 分布 图通过 海上 实测 数据 加 以验 证 ,对卫 星遥 感 获得 的 K(9 ) d 0 与实测 K(9 ) 了对 比 ,并讨论 了产 生误 差 的原 因。 4 a 0 ̄ 4 引 言 为了解决当前主要的问题 , 如海岸带地区的富营养化 、 污染 和 自然等, 需要新的方法和技术的支持。 海洋水色遥感是增进人 们对海岸过程认识的手段之一。 本文探讨了如何建立水质和水体不同 光学特征与遥感数据间的相关关系的方法。 一旦这种关系被定标和验 证, 那么就可以找到一种大范围探测 、 监测和评估海岸带水体过程的 有效方法。 可是 , 在卫星遥感技术应用之前, 必须要知道水体水下的 光学 特征 。 浓度升高,导致表 层对太阳光的吸收量增加。因此, (A ) P R 可以被 看作是生物与物理过程之间的联系参量。 由于 (A ) P R影响到热量的 垂直分布 , 因而也影响到海表温度。 由于该参数决定 了大气与海洋间 的能量交换 , 因此是一个非常重要的参数。 考虑到空间和时间上的变 化,深度水产为减少海洋、大气和生态模型的误差 , 必需建立可靠的 (A ) P R 参数 化 模型 。 (9 ) 4 0是海洋水色卫星标准产品之一。在 2 世纪 8 年代早期 O O 第一次得到了海岸带彩色扫描仪 (Z S C C )的验证 [ 1 0 ,9 年代后期 又得到 S a F ( eWiS 海洋宽视场扫描仪 )数据的验证 [。通过现场观 3 1 测与卫星反演得到的 (9) 4 0之间的经验关系对卫星数据进行验证, 可以得到依赖于水体类型的区域性关系 ( 或称为局地算法) 因此 , 。 对 在过去的几十年里 , 海洋水色遥感技术取得了重大进展, 使得利 用遥感图像制作全球海洋叶绿素c浓度和初级生产力分布图成为可能[。 【 5 1 标准遥感算法对一类水体 ( 洁净大洋水体 ) 的应用效果 良好, 谓一 所 类水体是指光学属性只受水体本身和浮游植物影响的水体。 但近岸水 体, 又称光学 2 类水体 [, 6 要复杂得多,它的光学特性同时受到悬浮 1 颗粒物 (P S M)和有色溶解有机物 ( D M)( C O 又称物质)的影 响。从光学的观点 ,波罗的海属于一种特例 ,因为与海区相比, 它 具有 高盐 和 C OM 浓 度较 高的特 征 n。受 高浓 度 C O 的影 响 , D 】 D M 于从开始就未包括在内的回归情形 , 或有着特殊光学特性的情况, 如 波 罗的海区水体 C O D M含量高的情况,非常有必要对卫星反演得到 的水体 (9 ) 40进行验证 。本文利用波罗的海 (9 ) 4 0现场观测值对 卫星反演得到的 (9) 4 0进行了评估。 透明度是实验水生生物学和生态系统研究中一个常用的标准参 数。 它是水体穿透性 的一种量度 , 是生物量含量的一种简单 、 低成本 的定性测量方法。但要在 自然界中获得定性值 D) g,需要对更多参数 进 行定量 测量 ,如 K (A ) o l和 Akn 等 人 [ dP R 。P o e ti s 2 现 可以通 过 0 发 全球算法一般会过高估算波罗的海的叶绿素 c浓度 [。 【 8 1 本文研究 了如何应用水色遥感方法确定波 罗的海透光层深度和透 明度的方法。我们选择的水质光学参数包括 :透明度、40a 9m的光 透明度对K (AR做出估计,因为两者 间呈近似的反比关系 ,因此, dP ) 也 可用于 预测 透光 层深 度 。 谱漫衰减系数 (9 ) 以及漫衰减系数 (A ) 此处的P R指有 4O , P R, A 效光 合辐 射(0 ~7 0n 。虽 然人 们对这 些 参数 的理 论知 识 已经非 30 0m) Sn 6 和 H knsn adn has 研究发现波罗的海本身的透明度从 2 世纪 o 0 4 年代以前直到 2 O O世纪 9 年代 呈随时间降低的趋势 [。人们认 O 2 1 为引起这种现象的原因是由于初级生产量的增长 , 导致浮游植物吸收 的太 阳光增 加 , 由此 使透 明度 降低 。 at y 人… K us 等 k 的研 究表 明波 罗 的 常了解,但 (9 ) 4 0和 (A ) P R 与透明度之间的关系在某种程度上 取决 于水 体 的光 学 类型 D] O 。 15 年 , vrrp引进了临界深度 … 的慨念 , 93 Se u d 即水柱中全部光 52 7 h p/ w a i- iee of t: t/ ww o hn s c r mb c l A 1  ̄版 权 为 瑞 典 皇 家科 学 院 所 有 MB 0 A i o.2N , e . 0 3 mboV 1 3 o8D c 20 维普资讯 海中的黑角藻的最大深度在上述 同 一 期也在减少 , 时 这表明太阳光辐 射的穿透澡度对于由中上层初级生产量增加而 导 致的植物生长是一 个 性因素 在过去的十年里. 新 现场兆度计 已可以 高精度地祸l 量f4( 9) t ] 和 K (A ) dP R ,如 T C S辐射 计 ( A C 加拿夫 St ni aa t l  ̄生产)和水 量子传感器 { 美国L一 OR 1 C 生产) 本文对开阔的敞 罗的海衰减 系 。 数与透明度间的关系进行 了现场观测, 并提 出了透明度和 ) 之 间的和经验关系式 .同时提 供 r (9 ) 4 0的卫星反演算法 。舟绍 了海上 观测和卫星遥感 方法 ,海上观删结果表 明 了K.4 0 和 . (9 ) (A P 卿之 间如何经验相关,以及 . A ) ( R 与透明度的关系 许 多例子 P 显示了光学水质参数在沿从近向离 变化情 况 本文 也介绍 丁一个利用卫星遥感反演波罗的海 ( R 的倒了 ) 利用水体成分反演算法得到 n蠢 明度的模拟分布圈。 理论 和经验 关 系 水体 光 学 从水傩上方进入水体、 2后向下传递的光雒, 敞称为向 F 辐嘲厦 E。它隧深度量近似指数的形式减少 ( er 定律1 | Be s .可“表示 为: () ()e z= 0 的向下辐 照度 . f 是 P R漫衰减系数 ( : J A 随 的衰减率) 式[ ] 这里 【J 0 和 () =分别是刚刚在表面以下的向下辐照度和深崖 = 处 图 I 20 年阿斯克现场观谢断面 01 站 1 一 H 是希献海域的标准监测 t 2 3 站位B 阿斯克正南方向】 B S 站 是波罗的海标准监测站位B I— B I【 和 YI Ⅱ 是开阔海域光学观测断面的中间站位. 站 位于两个标 准站之间 表 l 为每个 断 面 的观 测 日期 当辐射衰减 为表面值 I , L %时 其 层深度称 为透光层. 表水 为Z . , 往透光层浮游植物能够吸收光 子 假设 . I 刮磕深 度近似 坐 : 屠可 由 Kr 公式 导出 : i k【 透光 (9) . 6 0165 40=0 1 + . 4 0 5 蛰式I 其中 , (9)L ( 5 4 4 0/ 5 ) 0 5 5 公式 5 z . =46 (A 。 J 尺)。 P H te om s 发现 {A )| “ PR l 丁 通过式 『透明度( , } 1 册 获得: , 【 ) 为归一化离水辐射牢.S a F eWiS数据标准处理 ( ) , D。 = 公 武2 鞍件 Sa A 采用了恢算法。M l 等 人 口 近来叉提出 丁另一种算 eD S  ̄n i 法, 强法中采用 了亚得 砭悔数据 , 通过经验 公式将 A和B分郸修改 I 02】 卜1 5 。 . 5前 4 ( 7 对于滓浊的近岸水体 ,这 里的 f 取值为 I i pr 4 .。 我们在本文中首先研究 r 饵盘区的 P 和 ( 0 戈系: ^ 4  ̄ 9 K (AR =, P ) ” (9 ) 4 0 &式3 c9 ) 40 的侧数 电称 均 仪 器 数据 和 方 法 1 J 星资料覆盖 r 链个渡罗的梅, 而现场采样刚是在哥特兰西北的 开阔浊罗的海和希默海k(im ra e) 数据源 白阿新 克 ( s ) 2Hm ej dn。  ̄ , fr Ak O 蚺 2 0 年 6月和 20 年 8月的海上现场现潮 资蚪 圈 】 01 02 f 显示 了断面 之后.戎们研究 r 2 式 中的 f 囡于. 得到 r 适合干被 罗的海的葬 法 -并由 (9 ) - _ 垂 4 of 算 n 光屡深度 。注意 : ¥ 遥感光学凝廑 遥 感 算 法 4 0rl 9 l 妊的漫衰减系数 可由 F 从适感数据求得 l r l 式 I 采样站位 断嘶数据采样 覆盖 r 由近岸至远岸海域 , 目的是获得大量 的物理 生物和光学变量值 。在 1 9 9 年哥特兰 南海域开展的 另 9 一 场海 t 现场观测中获得的透 明度数据I 班 用于验 证透明度分布 圈的可 { 靠性 (9 ) 4 0 :K4 0 +A . I / ( 2 (9 ) 【 . ( )L ) 】 公式 4 仪 器和现 场 采样 T CS辐射计 县有一串 4个 向下辐照传感 器 每 个的带宽 为 AC In O m.用于删量. 9 ) 【 o 。4个传感器分圳 定千电缆的 2 .和 8 4 ,6 4 m 处辐射仆梭设定为每 2 分钟采样 一次 .采样宰为每秒 I ( 淡 每站 每 其中 K ‘帅 )J 水的漫衰减 系数 、L f ) 4 卫纯 和 f ) 为2波殴的 离永辐射率。对于 C C 而 言, . 4 m, , 5m,A和 Z S 一4 3i r =5 0n B是由 星数据和现场现羽 掮线获得的的系数 撇 ALt 和 P  ̄ I _ 采用 rS i ti sn e odl m t B kr I h和 a e 的研究特祟.取 (9 ) 1 2 4 0 =( 2m。 0 在S a F eWtS发射之 后, et l 建 陂K (9 ) Mul r’ e I 4 0 取 0 1m。 取代 0 2 为 了得到 K (9 j 06 . 0 2m , 4 0 ,发射后算法推荐采 用. 次采样可获得 1 个现洲值 ) 为了避免舟 身阿彩对观划造成的影响 , 2 0 。 睦 可以使投器漂 高船兵 1-2m远。利 fSlnc 0 0 l aaf 的 Sto 被 件 f Li a a C 将数据 由_进制转换为标定工程单位 将观删的向下辐照的自然对数 二 分制与潦 鹰和 f 0等效线 的坡 度画成线划圈。在阿斯克的两次现 4 ) 9 Amh 孤 No8  ̄ oV , _ H ^ 馐 投 为 氆 鼻 皇 掌 补 譬 啶 所 柯 MB00 J 维普资讯 E — 一 S } 上 t的E t ti f i n I 水『 、 I 计舟s n l “ 连仆 cwl 随 l世 r ¨ 蚺世啦 L 亲缱 &’采 ≯ Ⅻ牧 川 罐I ^ f L L 墟 I Ⅲ 2) ) tt ¨ l 1 J l l : 博时 摩 t j aH n J f 『 , H 1 1 1 J 5I 4l31 2 HI l B Il H J l Ii i … 、 m I H t E 1 H 2i I 4 J m _ m № l ∞ J f HJⅢ lIY' I I SM P 训 * … ¥r li 4 I l 3d i 1 kk 1 ^ 浩 ,越 删 J f 7 r 必 r , 3 1 池 H Imi ti l f" 屯心c r r 4i川c 劫t l l B l … l l J A ( r r H c - ) f 。 』 9i _ _ D OM Ⅲ【 J 过摅# 对术拇世计过 h uI l *内利I S ll / V C2 ( 地光鹰L世 I hll lU P 4i ld l J  ̄ I } ( I ? 的j ) { 】 4 ¨m] 4 ¨ 雌性杀数‘ …讯把K 止 I i r k .性J I i 琳素r i 【 s l 包弛址 计算嘶 ii 叶 } : l [ r 采慷瞳 葬 … 1”圯 幢圳 帅 矗斌 … 什4 利l I “ 】 n u 1 R f P ) 自然J IAR情 数 f2 J n '1 2 i R 常求 24  ̄1 啊 11 1址 均 州I 他I J . 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原文标题:深度水产利用卫星数据估算波罗的海的透明度和透光层深度 网址:http://www.allofmystyle.com/yulepindao/2020/0215/22899.html

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